利用双频载波相位观测值求差的方法探测与修复周跳

周跳的探测与修复,特别是小周跳的探测是GPS高精度实时定位的热点问题.分析两种载波相位观测值的关系,提出一种利用两种载波相邻相位观测值求差的方法探测与修复周跳.通过实例分析,证明该方法能够有效地探测并修复周跳.     

GPS载波相位观测值中周跳探测与修复的研究

针对GPS载波相位定位中出现的周跳问题,提出一种新的周跳探测方法。基于非差相位观测值线性组合模式,以相位与伪距差法和电离层残差法相结合来探测与修复周跳。通过对同一组无周跳的数据采取人为加入周跳,比较两种周跳探测与修复方法的优缺点,以相位与伪距之差组合为辅助,检查大周跳,用电离层残差组合方法再对双频GPS数据进行进一步的周跳探测和修复。根据实例分析,验证该方法能够快速有效地探测并修复周跳,使双频载波相位法更具有实用性。     

星载GPS载波相位周跳探测方法

在星载GPS载波相位测量中,周跳的探测与修复对最后的定位精度起着至关重要的作用。本文根据在星载条件下GPS载波相位测量的观测时间短、环境变化复杂、所得历元少和基本不受对流层延迟影响等特点,论述了适用于星载高动态环境GPS载波相位周跳探测和修复的方法,并指出各种方法的特点和适用要求。     

星地双向时差测量系统周跳探测与修复算法

随着空间时间频率基准的精度越来越高,需要与之匹配的空间时频传递技术. 基于载波相位的星地双向时差测量方法可以实现更高的时间频率传递精度,但对于复杂的星地环境,由于航天器飞行动态高,时频传递链路的传输频率高,载波多普勒效应大,更容易出现粗差和周跳. 基于此,研究一种适合高动态环境下的星地双向时差测量系统载波相位周跳探测与修复方法,提出一种适用于三频组合模式的双向周跳探测与修复方法. 该方法联合双频码相 (MW)组合法可以实现不同类型周跳的探测与修复,对于上下行三条微波链路均可探测出周跳的存在并实现毫米级周跳修复精度. 进一步对基于载波相位测量的星地双向时差测量系统的星地时间同步性能进行分析,在经过周跳探测与修复,以及链路时延数据处理,其星地时间同步精度优于0.3×10–12 s.      

基于电离层残差法探测和修复周跳多值性的方法研究

针对电离层残差法探测和修复周跳的多值性问题,基于实测数据分析了使用相位减伪距法和载波相位变化率法解决问题的可行性、方法、步骤及效果。研究表明,这两种联合算法都能正确地探测和修复周跳,且具有简单有效的特点。     

基于宽巷载波的GPS周跳探测与修复的算法改进

鉴于双频P码伪距结合相位观测值用于探测周跳存在的不足,提出了结合DCPC图像和相应的算法来分析周跳发生大小以及发生位置的方法。尤其是在载波L1与L2出现大小相同的周跳且宽巷载波失效的情况下,需结合DCPC图像来分析周跳发生的历元,通过M-W宽巷载波组合及其电离层残差组合,用两历元间的二元一次方程来修复周跳。该方法能够快速地探测及修复周跳,具有实用性。     

双频相位求差法探测与修复周跳特性分析

周跳的探测与修复是GPS载波相位数据处理中一项重要的任务。首先介绍了双频相位求差法探测与修复周跳的原理;其次,利用Fortran语言编制了相应的程序,并通过实例分析了在不同采样率下探测周跳与修复的效果;最后讨论了该方法探测周跳的不足。     

一种双频载波相位周跳探测与修复方法

针对相位减伪距法只能探测出大周跳而对小周跳无能为力的问题,提出将相位减伪距法应用于双频载波相位周跳的探测与修复中。对采样率为1s、15s和30s不含周跳的观测值分别加入1周到40周不等大小的周跳,采用相位减伪距法分别对加入周跳的观测值进行处理。结果表明,该方法对于采样率为15s和30s的观测值仍然保持其优秀的大周跳探测能力,对采样率为1s的载波相位观测值则能够探测出小于1周的周跳,且其周跳探测分辨率能达到0.3周的高周跳分辨率。与其他周跳探测方法相比,该方法需要的信息量和计算量更小,效率高,算法易于计算机实现,且具有很强的实用性。     

双频组合法探测与修复周跳的补充

基于双频单站的探测与修复周跳的方法,把伪距历元差与相位历元差组合作为约束条件,利用双频载波相位观测值组合的方法联合进行周跳探测与修复,并主要针对周跳在频率比附近变化时此方法无法探测的缺点,根据具体实例的分析、总结,采用预先插入周跳法进行补充探测,并对产生的周跳进行了有效修复。     

北斗三号卫星的周跳探测与修复算法

在高精度GNSS应用中,载波相位观测值中出现周跳问题直接影响到整周模糊度的解算及最终定位精度,针对北斗卫星导航系统三代卫星密集发射的现状,该文提出一种联合采用码伪距与相位伪距组合、MW组合和电离层残差组合进行北斗三号卫星双频数据周跳探测和修复的算法。该算法可以发挥单个组合优势有效进行周跳探测且能避免各自的探测盲区,联合3种组合观测量进行周跳值求解时,计算方法简单,可以直接取整得到周跳值。通过对北斗三号卫星双频实测数据的处理分析,验证了该算法能够准确地探测出所有周跳,并能够有效修复。     

GPS周跳探测及修复的小波变换法

利用小波分析方法对常用的GPS周跳检测量进行了周跳探测，获得了小波方法所能探测到的最小周跳值，并与高次差法进行了时比，提出了利用小波变换探测出周跳后如何直接进行周跳修复的方法。计算结果表明，该方法是可行的。     

多普勒积分辅助的动态单频周跳探测

相位伪距组合法常应用于动态单频周跳探测,但其探测周跳的效果受伪距噪声的影响较大。因此有必要结合其他的观测值,以降低伪距噪声的影响,从而提高单频周跳探测能力。提出了一种多普勒积分辅助的动态单频周跳探测方法,先采用多普勒观测值平滑伪距观测值,降低伪距的噪声,再进行历元间差分,显著提高了动态单频周跳探测的能力。实验分别采用不同采样率、高度角变化、连续周跳和含粗差的实时动态实测数据,分别在不同历元加入1周、3周、10周的模拟周跳,在相邻历元分别加入3周、4周和5周的连续周跳。结果表明,相较于相位伪距组合法与基于多项式拟合法的相位伪距组合法,该方法可以实时探测出所有的模拟周跳。多普勒积分辅助的动态单品周跳探测方法能够显著提升单频观测值的周跳探测能力。     

用低通滤波器探测和修复单频GPS载波相位的周跳

使用一种在时间序列分析中常用的异常值的检测方法双低通滤波器奇异值检定法来检测GPS载波相位观测值中的周跳，给出了数据窗的宽度Vmax以及门槛系数女，提出了利用低通滤波器进行周跳定值的迭代计算方法。试验表明，该方法计算简单，能够探测1周甚至0．5周的周跳。     

Adaptive Kalman filter based on variance component estimation for the prediction of ionospheric delay in aiding the cycle slip repair of GNSS triple-frequency signals

In order to incorporate the time smoothness of ionospheric delay to aid the cycle slip detection, an adaptive Kalman filter is developed based on variance component estimation. The correlations between measurements at neighboring epochs are fully considered in developing a filtering algorithm for colored measurement noise. Within this filtering framework, epoch-differenced ionospheric delays are predicted. Using this prediction, the potential cycle slips are repaired for triple-frequency signals of global navigation satellite systems. Cycle slips are repaired in a stepwise manner; i.e., for two extra wide lane combinations firstly and then for the third frequency. In the estimation for the third frequency, a stochastic model is followed in which the correlations between the ionospheric delay prediction errors and the errors in the epoch-differenced phase measurements are considered. The implementing details of the proposed method are tabulated. A real BeiDou Navigation Satellite System data set is used to check the performance of the proposed method. Most cycle slips, no matter trivial or nontrivial, can be estimated in float values with satisfactorily high accuracy and their integer values can hence be correctly obtained by simple rounding. To be more specific, all manually introduced nontrivial cycle slips are correctly repaired.     

多普勒探测周跳精度分析

阐述了多普勒探测周跳的原理,采用IGS跟踪站1s采样率的观测数据,利用TE-QC软件分别生成2s、3s、4s、5s、10s、15s和30s采样率的另外几组观测数据。确定了这几组数据无周跳,人为地加入不同周数的周跳,利用多普勒方法对其进行周跳探测,并对结果进行分析与讨论。探讨了多普勒方法探测周跳的效果,给出在不同采样率下的周跳探测精度。     

星载双频GPS二次周跳探测方法研究

在利用W-M宽巷组合进行周跳初步探测的基础上,加入了新方法进行二次周跳探测。该方法通过利用来自同颗GPS卫星的无电离层影响L3组合相位观测值在相邻历元间的变化量与dm级精度的先验轨道坐标,计算得出星载GPS接收机历元间的钟差变化值。对于存在周跳的载波相位观测值,其计算结果会与同历元其他无周跳观测值解算的钟差变化量存在较大差异。实验结果表明,二次探测可以发现新的周跳并对初步探测结果进行检核。     

A double-differenced cycle slip detection and repair method for GNSS CORS network

The difficulty to detect and repair cycle slip of carrier phase measurements is a key limit for continuously high accuracy of GNSS positioning and navigation services. We propose an automated cycle slip detection and repair method for data preprocessing of a CORS network. The method jointly uses double-differenced (DD) geometry-free (GF) combination and ionospheric-free observation corrected for the computed geometrical distance (IF-OMC) to estimate the cycle slips in dual-frequency observations. The DD GF combination, which is only affected by the ionospheric residual, can be used to detect cycle slips with high reliability except for special pairs such as (77, 60) on GPS L1/L2 frequencies. The detection principle of the IF-OMC observable is such that there is a large discontinuity related to the previous epoch when cycle slips occur at the present epoch. The disadvantages of these two combinations can be overcome employing the proposed detection method. The cycle slip pair (77, 60) has no effect on the GF combination, while a change of 14.65 m is derived from GPS L1/L2 observations using the IF-OMC algorithm. Using pre-determined station coordinates as precise values, we found that the accuracy of the DD IF-OMC combination was 18 mm for a 200-km CORS baseline. Therefore, cycle slips in dual-frequency observations can be correctly and uniquely determined using DD GF and IF-OMC equations. The proposed method was verified by adding simulated cycle slips in observations collected from the CORS network under a quiet ionosphere and shown to be effective. Moreover, the method was assessed with observations made during intense ionospheric activity, which generated extensive cycle slips. The results show that the algorithm can detect and repair all cycle slips apart from two exceptions relating to long data gaps.     

利用三频组合观测值的GPS周跳探测与修复

本文分析了GPS三频组合观测值在波长、电离层误差和偶然误差等方面的特性,并定义了衡量其特性的3种指标;结合传统的伪距/相位组合法,探讨了三频组合观测值探测与修复周跳的原理和方法。利用模拟的L5观测数据,进行了多种情况下周跳的探测与修复。结果表明:该方法能在单历元间准确探测出各个频率上发生的大、小不等的周跳。相对于原始观测值,长波长的三频组合观测值可以更有效地探测与修复周跳。